[發(fā)明專(zhuān)利]一種一體化航空電動(dòng)燃油泵的容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210685596.8
• 申請(qǐng)日: 2022-06-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115898861A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖玲斐;王國(guó)強(qiáng);孟祥碩;黃欣浩;葉志鋒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F04C2/14
• 分類(lèi)號(hào): F04C2/14;F04C11/00;F04C15/00;F04C14/00
• 代理公司: 南京瑞弘專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

1.一種一體化航空電動(dòng)燃油泵的容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)雙從動(dòng)輪齒輪泵提優(yōu)設(shè)計(jì)：采用雙從動(dòng)輪形式的外嚙合齒輪泵，并且根據(jù)“增一齒”方法進(jìn)行變位齒輪的設(shè)計(jì)，在齒輪端面的浮動(dòng)側(cè)板上開(kāi)卸荷槽；

(2)可重構(gòu)繞組五相容錯(cuò)電機(jī)設(shè)計(jì)：選擇五相容錯(cuò)永磁同步電機(jī)(FT-PMSM)為航空電動(dòng)燃油泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并通過(guò)可重構(gòu)繞組設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)缺相情況下帶載能力不下降，提升五相容錯(cuò)永磁同步電機(jī)(FT-PMSM)容錯(cuò)能力；

(3)一體化連接與裝配設(shè)計(jì)：采用電機(jī)和泵軸向排列的形式，將其裝配。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化航空電動(dòng)燃油泵的容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟(1)中，根據(jù)“增一齒”方法進(jìn)行變位齒輪的設(shè)計(jì)的步驟為：

將航空用齒輪泵的齒數(shù)z改為z+1來(lái)計(jì)算變位后的中心距和齒頂圓大小，但不改變實(shí)際齒數(shù)；

齒輪參數(shù)計(jì)算公式如(1)所示：

其中，d為中心距，d_a為齒頂圓直徑，d_b為基圓直徑，d_f為齒根圓直徑，α為嚙合角，α_n為刀具角，ξ為變位系數(shù)，c_n為齒側(cè)間隙，m為齒輪模數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化航空電動(dòng)燃油泵的容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟(1)中，卸荷槽采用對(duì)稱雙矩形卸荷槽，尺寸計(jì)算公式如式(2)所示：

其中，a為兩卸荷槽的間距，m為齒輪模數(shù)，α_n為刀具角，α為嚙合角，c為卸荷槽最佳長(zhǎng)度，h為卸荷槽深度，R為節(jié)圓半徑，R_f為齒根圓半徑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化航空電動(dòng)燃油泵的容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟(2)中，通過(guò)可重構(gòu)繞組設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)缺相情況下帶載能力不下降，提升五相容錯(cuò)永磁同步電機(jī)(FT-PMSM)容錯(cuò)能力的步驟為：

當(dāng)五相FT-PMSM的某一相發(fā)生故障，通過(guò)調(diào)整剩余健康相電流的相位和幅值，以保持故障前后圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)不變，從而保證故障情況下電機(jī)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行；

因?yàn)槲逑嗳蒎e(cuò)永磁同步電機(jī)(FT-PMSM)繞組空間結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，各相開(kāi)路故障的概率以及對(duì)電機(jī)運(yùn)行工況的影響基本相同，所以設(shè)故障相為A相，當(dāng)A相開(kāi)路時(shí)，電壓和電流都被施加在其余各相之中，為了保證故障前后定子旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)不變，需要：

其中，I_m和θ_e指代每相電流幅值和轉(zhuǎn)子電角度，i'_B，i'_C，i'_D，i'_E分別是故障后電機(jī)運(yùn)行各相電流；

令式(3)中實(shí)部和虛部分別相等，有

因?yàn)槲逑嗳蒎e(cuò)永磁同步電機(jī)(FT-PMSM)采用Y型連接，所以：

i'_B+i'_C+i'_D+i'_E＝0??????????????????????????(5)

由式(4)和(5)可知，三個(gè)方程中含有四個(gè)未知數(shù)，因而，由式(4)和(5)組成的方程組有無(wú)窮多組解，選取其中任意一組解，令除A相以外的四相電流保持對(duì)稱性，即令

i'_B＝-i'_D,i'_C＝-i'_E??????????????????????????(6)

根據(jù)五相容錯(cuò)永磁同步電機(jī)(FT-PMSM)正常運(yùn)行及A相故障后可重構(gòu)繞組設(shè)計(jì)下的電流空間矢量分布，得到剩余四相電流的幅值和相位，即:

可見(jiàn)，當(dāng)五相容錯(cuò)永磁同步電機(jī)(FT-PMSM)缺A相運(yùn)行時(shí)，按照式(7)控制定子電流，能使故障前后五相FT-PMSM平穩(wěn)運(yùn)行、磁動(dòng)勢(shì)相同，帶載能力不下降；同理推導(dǎo)其它相發(fā)生故障的情況。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化航空電動(dòng)燃油泵的容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟(2)中，采用電機(jī)和泵軸向排列的形式，電機(jī)和泵的傳動(dòng)軸通過(guò)花鍵連接，齒輪泵的主動(dòng)輪上下連接兩個(gè)從動(dòng)輪，齒輪外通過(guò)端蓋進(jìn)行封裝；電機(jī)的前端蓋以及齒輪泵的密封端蓋設(shè)計(jì)成二者連接的部件，在齒輪泵密封端蓋上開(kāi)螺孔，用螺釘從電機(jī)前端蓋內(nèi)側(cè)將二者連接在一起。